一种基于分布式滤波器的放大器的制作方法

本发明属于光纤传感领域，具体涉及一种基于分布式滤波器的放大器。

背景技术：

掺铒光纤放大器和拉曼光纤放大器在光纤通信领域、光纤激光器领域和光纤传感领域应用非常广泛，成为一种不可缺少的光放大器件。波分复用技术使得光纤通信的容量不断提高，使得一根光纤中可以同时传输更多路的光载波，掺铒光纤放大器和拉曼光纤放大器的成功应用，才使得波分复用技术能够真正发挥作用，实现长距离、大容量全光传输，为长距离光纤通信和长距离光纤传感奠定了基础。基础的掺铒光纤放大器和拉曼光纤放大器在放大信号光时，将会引起噪声放大或产生新的噪声，当信号光较微弱信噪比较低时，噪声将对系统性能产生较大影响。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于分布式滤波器的放大器解决了现有技术中掺铒光纤放大器和拉曼光纤放大器放大信号光时会引起噪声放大或产生新的噪声的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种基于分布式滤波器的放大器，包括泵浦光源、第一光隔离器、滤波放大模块和第二光隔离器；

所述泵浦光源的输出端通过光纤与滤波放大模块的输入端连接，所述滤波放大模块的输出端与第二光隔离器的输入端连接，所述第二光隔离器的输出端为基于分布式滤波器的放大器的输出端；所述第一光隔离器的输入端与信号光源连接，其输出端与第一波分复用器的输入端连接。

进一步地，所述滤波放大模块包括具有放大功能的光纤，所述具有放大功能的光纤上设置有n个滤波器。

进一步地，所述具备放大功能的光纤为掺铒光纤或单模光纤。

进一步地，所述滤波放大模块还包括第一波分复用器；所述滤波器为长周期光纤光栅滤波器，所述具有放大功能的光纤上刻写有n个长周期光纤光栅滤波器；

所述第一波分复用器的输入端为滤波放大模块的输入端，其输出端通过具有放大功能的光纤与第二光隔离器连接。

进一步地，所述滤波放大模块还包括第一波分复用器，所述滤波器为薄膜滤波器；

所述第一波分复用器的输入端为滤波放大模块的输入端，其输出端、n个薄膜滤波器和第二光隔离器通过具有放大功能的光纤依次连接。

进一步地，所述滤波器为滤波结构，所述滤波放大模块包括n个通过具有放大功能的光纤依次连接的滤波结构，所述滤波放大模块通过具有放大功能的光纤与第二光隔离器连接。

进一步地，所述滤波结构包括依次连接的第二波分复用器、超窄线宽滤波器和第三波分复用器；所述第二波分复用器的输入端为滤波结构的输入端，所述第二波分复用器的输出端与第三波分复用器的输入端连接，所述第三波分复用器的输出端为滤波结构的输出端。

本发明的有益效果为：

(1)本发明利用掺铒光纤或普通单模光纤在泵浦光的作用下实现微弱信号光的放大，同时利用多级滤波实现分级放大，在每级放大之后加入滤波器抑制新产生的噪声光且保留泵浦光和信号光实现低噪声放大。

(2)本发明所述滤波器为长周期光纤光栅时，将其刻写在具有放大功能的光纤上使得具有放大的功能的光纤减少光纤熔接点，降低损耗，更好地保证信号光的强度。

(3)本发明所述滤波器为滤波结构时，其组成部件易于获得，且能较好的保留信号光和泵浦光，且抑制噪声的产生。

(4)本发明所述具有放大功能的光纤实际操作时长度较长，不仅可以放大信号，还可传输信号，实现边放大边传输，有利于降低成本，在超远距离分布式光纤传感领域和超远距离光纤通信领域具有非常大的应用潜力。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于分布式滤波器的放大器示意图；

图2为包括掺铒光纤与长周期光纤光栅滤波器的放大器示意图；

图3为包括单模光纤与长周期光纤光栅滤波器的放大器示意图；

图4为包括掺铒光纤与薄膜滤波器的放大器示意图；

图5为包括单模光纤与薄膜滤波器的放大器示意图；

图6为包括掺铒光纤与滤波结构的放大器示意图；

图7为包括单模光纤与滤波结构的放大器示意图；

图8为本发明中滤波结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

下面结合附图详细说明本发明的实施例。

如图1所示，一种基于分布式滤波器的放大器，包括泵浦光源、第一光隔离器、滤波放大模块和第二光隔离器；

所述泵浦光源的输出端通过光纤与滤波放大模块的输入端连接，所述滤波放大模块的输出端与第二光隔离器的输入端连接，所述第二光隔离器的输出端为基于分布式滤波器的放大器的输出端；所述第一光隔离器的输入端与信号光源连接，其输出端与第一波分复用器的输入端连接。

所述滤波放大模块包括具有放大功能的光纤，所述具有放大功能的光纤上设置有n个滤波器。

所述具备放大功能的光纤为掺铒光纤或单模光纤，所述滤波器为长周期光纤光栅滤波器、薄膜滤波器或者滤波结构。

实施例一

在本实施例中，信号光源所发出的信号光中心波长为1550nm，滤波器为长周期光纤光栅滤波器，所述滤波放大模块还包括第一波分复用器，n＝4。

如图2所示，具备放大功能的光纤为掺铒光纤时，泵浦光源所发出光的波长为980nm，掺铒光纤上刻写有n个长周期光纤光栅滤波器；所述第一波分复用器的输入端为滤波放大模块的输入端，其输出端通过掺铒光纤与第二光隔离器连接。

如图3所示，具备放大功能的光纤为单模光纤时，泵浦光源所发出光的波长为1450nm，单模光纤上刻写有n个长周期光纤光栅滤波器；所述第一波分复用器的输入端为滤波放大模块的输入端，其输出端通过单模光纤与第二光隔离器连接。

实施例二

在本实施例中，信号光源所发出的信号光中心波长为1550nm，滤波器为薄膜滤波器，滤波放大模块还包括第一波分复用器，n＝10。

如图4所示，具备放大功能的光纤为掺铒光纤时，泵浦光源所发出光的波长为980nm，第一波分复用器的输入端为滤波放大模块的输入端，其输出端、n个薄膜滤波器和第二光隔离器通过掺铒光纤依次连接。

如图5所示，具备放大功能的光纤为单模光纤时，泵浦光源所发出光的波长为1450nm，第一波分复用器的输入端为滤波放大模块的输入端，其输出端、n个薄膜滤波器和第二光隔离器通过单模光纤依次连接。

实施例三

在本实施例中，信号光源所发出的信号光中心波长为1550nm，滤波器为滤波结构，n＝2。

如图6所示，具备放大功能的光纤为掺铒光纤时，泵浦光源所发出光的波长为980nm，所述滤波放大模块包括n个通过掺铒光纤依次连接的滤波结构，所述滤波放大模块通过掺铒光纤与第二光隔离器连接。

如图7所示，具备放大功能的光纤为单模光纤时，泵浦光源所发出光的波长为1450nm，所述滤波放大模块包括n个通过单模光纤依次连接的滤波结构，所述滤波放大模块通过单模光纤与第二光隔离器连接。

如图8所示，所述滤波结构包括依次连接的第二波分复用器、超窄线宽滤波器和第三波分复用器；所述第二波分复用器的输入端为滤波结构的输入端，所述第二波分复用器的输出端与第三波分复用器的输入端连接，所述第三波分复用器的输出端为滤波结构的输出端。

本发明的工作原理为：通过掺铒光纤或单模光纤在泵浦光的作用下实现微弱光信号放大的同时，利用多级滤波器，实现分级放大，在每级信号光放大之后会产生新的噪声，利用滤波器在每级放大之后实现滤除噪声，在多级放大和滤波之后提升信号光的强度同时保证较低的噪声强度，提高信噪比。

本发明的有益效果为：

(1)本发明利用掺铒光纤或普通单模光纤在泵浦光的作用下实现微弱信号光的放大，同时利用多级滤波实现分级放大，在每级放大之后加入滤波器抑制新产生的噪声光且保留泵浦光和信号光实现低噪声放大。

(2)本发明所述滤波器为长周期光纤光栅时，将其刻写在具有放大功能的光纤上使得具有放大的功能的光纤减少光纤熔接点，降低损耗，更好地保证信号光的强度。

(3)本发明所述滤波器为滤波结构时，其组成部件易于获得，且能较好的保留信号光和泵浦光，且抑制噪声的产生。

(4)本发明所述具有放大功能的光纤实际操作时长度较长，不仅可以放大信号，还可传输信号，实现边放大边传输，有利于降低成本，在超远距离分布式光纤传感领域和超远距离光纤通信领域具有非常大的应用潜力。